A reta de carga AC tem inclinação diferente porque condensadores de bypass (CE) e de acoplamento (CC) curto-circuitam RE e a fonte em AC:
Problema com variação de β:
A configuração mais estável para o ponto Q:
+VCC
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[RB1]
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+──── Base
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[RB2]
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GND
Tensão na base (divisor):
VE e IE:
Dado: VCC, ICQ desejado, β(típico)
Passo 1 — Escolher VE ≈ 10% de VCC (estabilização):
Passo 2 — VCE no ponto Q ≈ VCC/2:
Passo 3 — Tensão de base:
Passo 4 — Divisor de tensão (corrente do divisor ≈ 10 × IBQ):
Dados: VCC = 12 V, ICQ = 1 mA, β = 150
Configuração mais usada para amplificação de tensão:
+VCC
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[RC]
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Vin──[CC1]──B
C──[CC2]── Vout
E
[RE]──[CE]
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GND
Resistência de emissor intrínseca (re):
Ganho de tensão (com CE em curto-circuito em AC):
Sem CE (RE visível em AC):
Impedância de entrada:
Impedância de saída:
O amplificador EC comporta-se como passa-banda:
Frequências de corte inferiores (–3 dB) — determinadas por CC1, CC2, CE:
Frequência de corte superior — transistor tem capacidades parasitas (Cbe, Cbc):
A banda de passagem: fL < f < fH — o ganho é plano e máximo.
Também chamado seguidor de emissor (emitter follower):
+VCC
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B──[CC1]── Vin
C
E──[CC2]── Vout
[RE]
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GND
Características:
Buffer: adapta impedâncias sem alterar o sinal
| Parâmetro | Emissor Comum | Coletor Comum |
|---|---|---|
| Ganho Av | –RC/re (alto, com inversão) | ≈ 1 (sem inversão) |
| Zin | Média (kΩ) | Alta (decenas kΩ) |
| Zout | Alta (≈ RC, kΩ) | Baixa (decenas Ω) |
| Inversão de fase | Sim (180°) | Não |
Aplicações:
+VCC
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[RC]
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Vin──[CC1]──E C──[CC2]── Vout
B
[RB] (ligado a tensão de polarização ou GND em AC)
|
GND
Características:
| Parâmetro | Base Comum |
|---|---|
| Ganho Av | RC/(re) — alto, sem inversão de fase |
| Zin | Muito baixa (≈ re, dezenas de Ω) |
| Zout | Alta (≈ RC, kΩ) |
| Ganho de corrente | < 1 (Ai = α ≈ 0,99) |
Aplicações: amplificadores de RF (rádio frequência), VCO, mixers — onde a baixa impedância de entrada é vantajosa para adaptação de impedância a 50 Ω.
| Parâmetro | Emissor Comum | Coletor Comum | Base Comum |
|---|---|---|---|
| Ganho Av | Alto (−RC/re) | ≈ 1 | Alto (+RC/re) |
| Inversão fase | Sim | Não | Não |
| Zin | Média | Alta | Muito baixa |
| Zout | Alta | Baixa | Alta |
| Ganho de corrente Ai | β | β+1 | α < 1 |
| Ganho de potência | Muito alto | Médio | Alto |
| Aplicação típica | Amplificação geral | Buffer/driver | RF |
Microfone dinâmico: saída ≈ 1 mV, impedância ≈ 600 Ω.
Objectivo: ganho de 40 dB (× 100).
Estágio 1 (EC com baixo ruído):
Condensadores de acoplamento:
Ruído: usar transistor de baixo ruído (BC549C, 2SC945) ou JFET (J112).
Classe A: o BJT conduz durante todo o ciclo do sinal.
Ponto Q: VCE = VCC/2, IC = VCC / (2 × RC)
Potência AC máxima na carga:
Com VCC = 12 V, RL = 8 Ω: Pmax = 144/(64) = 2,25 W (teórico)
Na prática ≈ 1 W (eficiência real 40%)
Dissipação no BJT: Pd = VCC × IC – Pout ≈ 3,6 W → dissipador + BD139 (TO-126, 8W)
A distorção harmónica total (THD) mede a qualidade do amplificador:
Causas de distorção:
Reduzir distorção:
Polarização estável
As 3 configurações BJT
Qualidade de sinal
NOTAS DO PROFESSOR 📖 O ponto Q define o repouso do amplificador O ponto Q é o estado do transístor sem sinal, e é ele que condiciona toda a amplificação. Colocá-lo no centro da reta de carga AC é o que garante a maior excursão de sinal sem clipping, ou seja, máxima amplitude sem distorção. Convém insistir que um Q mal escolhido limita o amplificador antes sequer de chegar sinal grande. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Relacionar a posição de Q com a margem disponível até saturação e corte • Mostrar graficamente o que acontece a um Q demasiado perto de um extremo • Distinguir o regime DC de repouso da variação AC sobreposta
NOTAS DO PROFESSOR 📖 A reta de carga DC e os seus extremos A reta de carga DC liga os dois cenários limite: saturação total e corte total. O ponto Q vive algures nesta reta, e centrá-lo significa colocar VCEQ a meio de VCC. Trabalhar estes dois pontos extremos primeiro dá ao formando uma base segura antes de introduzir a complicação da reta AC. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Deduzir o ponto de saturação e o de corte a partir do circuito • Mostrar como traçar a reta unindo esses dois pontos • Justificar a escolha de VCEQ igual a metade de VCC para Q ideal
NOTAS DO PROFESSOR 📖 A reta AC e a tirania da variação de β A reta de carga AC tem inclinação diferente da DC porque os condensadores curto-circuitam RE e a carga em alta frequência. O problema central é que o β varia muito entre transístores iguais, tornando a polarização de base fixa impraticável na produção. Esta dificuldade motiva, de forma natural, a solução do divisor de tensão que vem a seguir. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar porque os condensadores alteram a carga vista em AC • Mostrar com dois BC547 reais como o β pode diferir por um fator quatro • Apresentar o divisor com RE como remédio para a instabilidade de Q
NOTAS DO PROFESSOR 📖 O divisor de tensão como base estável A polarização por divisor de tensão fixa a tensão de base de forma quase independente do β, o que torna o ponto Q previsível e reproduzível. A resistência de emissor introduz realimentação: se a corrente sobe, VE sobe e tende a contrariar a subida. É este mecanismo de auto-regulação que estabiliza o circuito. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Calcular VB a partir do divisor e mostrar que não depende do β • Explicar a queda de 0,7 V na junção base-emissor • Descrever o efeito estabilizador de RE como realimentação negativa
NOTAS DO PROFESSOR 📖 Uma receita de cálculo passo a passo Este procedimento dá ao formando um método repetível para dimensionar o amplificador a partir das especificações. A regra de VE em 10% de VCC e da corrente do divisor dez vezes superior à de base são heurísticas de projecto que garantem estabilidade. Seguir os passos pela ordem evita o erro frequente de tentar resolver tudo de uma só vez. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Justificar a escolha de VE em cerca de 10% de VCC para estabilizar • Explicar porque a corrente do divisor deve ser muito maior que IB • Reforçar a importância de seguir os passos pela ordem indicada
NOTAS DO PROFESSOR 📖 Do cálculo teórico ao valor comercial O exemplo numérico mostra um aspecto prático essencial: os valores calculados raramente existem no comércio, pelo que se arredonda para a série normalizada mais próxima. A verificação final, recalcular VB com os valores reais escolhidos, confirma que o arredondamento não estragou o ponto Q. Este hábito de validar fecha o ciclo de projecto. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Mostrar a série E12 e como escolher o valor comercial próximo • Recalcular VB com as resistências reais para confirmar a tolerância • Discutir o impacto das tolerâncias dos componentes no ponto Q final
NOTAS DO PROFESSOR 📖 O emissor comum, o cavalo de batalha A configuração de emissor comum é a mais usada para amplificar tensão e a que mais aparece em electrónica analógica. É importante perceber o papel distinto de cada condensador: os de acoplamento deixam passar o sinal mas bloqueiam DC, e o de bypass curto-circuita RE só em AC. Sem esta separação não se compreende como o mesmo RE estabiliza em DC e desaparece em AC. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Distinguir condensadores de acoplamento dos de bypass pela função • Explicar como RE estabiliza em DC mas é anulado em AC pelo CE • Situar o EC como a configuração de referência de amplificação geral
NOTAS DO PROFESSOR 📖 Ganho, fase e impedâncias do EC O ganho do EC é alto e vem acompanhado de inversão de fase de 180 graus, indicada pelo sinal negativo. O re, resistência intrínseca de emissor, é o parâmetro que controla o ganho e depende da corrente de polarização. Mostrar que retirar o CE reduz o ganho mas o lineariza prepara a discussão posterior sobre distorção e realimentação. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar a origem do re igual a 26 mV sobre IC • Interpretar o sinal negativo do ganho como inversão de fase • Comparar o ganho com e sem condensador de bypass
NOTAS DO PROFESSOR 📖 O amplificador como filtro passa-banda Nenhum amplificador real amplifica todas as frequências por igual: comporta-se como passa-banda. As frequências de corte inferiores nascem dos condensadores, e a superior das capacidades parasitas do próprio transístor. Compreender isto explica por que um amplificador de áudio mal projectado perde graves ou agudos. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Relacionar os condensadores de acoplamento com o corte das baixas frequências • Explicar o limite superior imposto pelas capacidades internas do BJT • Ligar a banda de passagem ao espectro audível de 20 Hz a 20 kHz
NOTAS DO PROFESSOR 📖 O seguidor de emissor que não amplifica tensão À primeira vista parece estranho um amplificador com ganho de tensão próximo de um. A chave é perceber que o valor está no ganho de corrente e na transformação de impedâncias: entrada alta, saída baixa. A saída segue a entrada sem inversão, daí o nome seguidor de emissor. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar porque o ganho de tensão é ligeiramente inferior a um • Destacar a alta Zin e a baixa Zout como a verdadeira mais-valia • Esclarecer que não há inversão de fase, ao contrário do EC
NOTAS DO PROFESSOR 📖 O buffer que adapta impedâncias A grande utilidade do seguidor de emissor é servir de buffer: liga uma fonte de alta impedância a uma carga de baixa impedância sem que o sinal se degrade. A tabela comparativa torna evidente o contraste com o EC e ajuda a fixar quando escolher cada um. É um conceito que reaparece constantemente em áudio e instrumentação. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Dar o exemplo de ligar um pré-amplificador a um andar de potência • Explicar o problema de cargas de baixa impedância sem buffer pelo meio • Usar a tabela para decidir entre EC e CC consoante o objectivo
NOTAS DO PROFESSOR 📖 A base comum no domínio da radiofrequência A base comum é a configuração menos intuitiva, mas tem o seu nicho: alta frequência e adaptação a 50 ohm. Tem ganho de tensão alto sem inversão, mas ganho de corrente inferior a um, o que a diferencia das outras duas. A sua entrada de muito baixa impedância é precisamente o que a torna útil em RF. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar porque a baixa Zin é vantajosa na adaptação a 50 ohm em RF • Distinguir ganho de corrente alfa quase um do beta das outras configurações • Situar aplicações como mixers e osciladores controlados por tensão
NOTAS DO PROFESSOR 📖 Visão de conjunto das três configurações Esta tabela é a síntese de todo o módulo e merece ser trabalhada com calma. Saber escolher a configuração certa em função de ganho, impedâncias e fase é a competência prática que distingue quem percebeu a matéria. Vale a pena pedir aos formandos que justifiquem qual usariam em cenários concretos. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Percorrer a tabela coluna a coluna realçando os contrastes • Propor cenários e pedir a configuração adequada a cada um • Reforçar o EC como escolha por defeito na amplificação geral
NOTAS DO PROFESSOR 📖 Aplicar a teoria num pré-amplificador real O pré-amplificador de microfone junta tudo o que foi visto: ponto Q, ganho calculado e condensadores dimensionados para a banda áudio. A meta de 40 dB traduz-se num ganho de cem, e o cálculo de re mostra como a corrente baixa serve para reduzir ruído. A escolha de transístores de baixo ruído é uma decisão de projecto com impacto audível. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Converter 40 dB em ganho linear e ligar ao RC e re calculados • Explicar o compromisso entre corrente baixa e ruído reduzido • Dimensionar o condensador de acoplamento para passar 20 Hz
NOTAS DO PROFESSOR 📖 Classe A: fidelidade ao preço de eficiência A classe A oferece a melhor fidelidade porque o transístor conduz durante todo o ciclo, mas paga isso com baixa eficiência e muito calor. O cálculo da dissipação no BJT, superior à potência entregue à carga, justifica a necessidade obrigatória de dissipador. Este contraste entre qualidade e eficiência prepara a comparação futura com as classes B e AB. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Explicar porque a eficiência da classe A é tão limitada • Mostrar que o transístor dissipa mais potência do que entrega à carga • Justificar a escolha do dissipador a partir da potência dissipada
NOTAS DO PROFESSOR 📖 Identificar e combater a distorção A distorção é o inimigo da qualidade e tem várias causas que importa saber distinguir: clipping, Q descentrado, não-linearidade de re e crossover. A realimentação negativa é apresentada como a arma mais eficaz, ainda que ao custo de algum ganho. Relacionar cada causa com a sua solução fecha o raciocínio de projecto de um amplificador. 🗣️ Pontos a desenvolver oralmente • Mostrar num osciloscópio o aspecto de um sinal com clipping • Relacionar Q descentrado com clipping assimétrico • Explicar como a realimentação negativa lineariza à custa do ganho